Punčochář, J.: OPERAČNÍ ZESILOVAČE V ANALOGOVÝCH SYSTÉMECH 1

Rozměr: px

Začít zobrazení ze stránky:

Download "Punčochář, J.: OPERAČNÍ ZESILOVAČE V ANALOGOVÝCH SYSTÉMECH 1"

Irena Burešová
před 7 lety
Počet zobrazení:

1 Punčochář, J.: OPERAČNÍ ZESILOVAČE V ANALOGOVÝCH SYSTÉMECH 1 Heater Voltage V Heater Current ma Plate Voltage 250 V Plate Current 1.2 ma g m 1.6 ma/v m u 100 Plate Dissipation (max) 1.1 W S napájecím napětím ± 300 V je rozmezí výstupních napětí pouze ± 50 V; zesílení až ; rychlost přeběhu 12 V/μs; maximální výstupní proud 1 ma; klidový příkon nad 3 W (nezapočítáno žhavení); cena (1952) asi 24 $; lepších výsledků bylo možné dosáhnout za cenu složitější struktury a tedy i většího příkonu; deklarována funkce do 100 khz.

2 Punčochář, J.: OPERAČNÍ ZESILOVAČE V ANALOGOVÝCH SYSTÉMECH 2 I C1 I E1 I E1 = /2 T 6 R G T 5 -U CC +U CC I C3 I E1 I v I E1 I E2 = 0 I C2 I E2 I E2 = /2 Obr.1 a) Klasický diferenční vstupní díl OZ ideální poměry pro = 0, vlastní diferenční zapojení tranzistorů;, proudové zrcadlo ( zapojen jako snímací dioda); T 5, T 6 proudové zrcadlo (T 6 zapojen jako dioda proud do ní vnucovaný definuje pracovní bod diferenčního stupně) b) převodní charakteristika I V -max max - (b) + - vstupní díl tvoří diferenční zapojení bipolárních (FE) tranzistorů emitory tranzistorů jsou připojeny na zdroj proudu - limituje signálové proudy - invertující i neinvertující vstup je napěťový (nekonečný vstupní odpor) - napětí mezi vstupy je vytvářeno zpětnovazebními obvody (bez zpětné vazby jsou vstupní napětí na sobě nezávislá) - výstup lze modelovat jako zdroj napětí (ideálně nulový výstupní odpor) řízený diferenčním napětím mezi vstupy (chybovým napětím) ρ = ±I / C - omezená rychlost přeběhu Q v - Millerův jev - saturace tranzistorů, nebo, významně se prodlužuje doba zotavení t Z

3 Punčochář, J.: OPERAČNÍ ZESILOVAČE V ANALOGOVÝCH SYSTÉMECH 3 +U CC /2 I v 0 /2 /2 /2 /2 T 6 T 5 -U CC Klasický diferenční vstupní díl OZ s JFETy na vstupu - vyznačeny ideální poměry pro = 0; technologie BiFET T1, T2 vlastní diferenční zapojení tranzistorů JFET, kanál typu N T3, T4 proudové zrcadlo (T4 zapojen jako snímací dioda); T5, T6 proudové zrcadlo (T6 zapojen jako dioda proud do ní vnucovaný definuje pracovní bod diferenčního stupně)

4 Punčochář, J.: OPERAČNÍ ZESILOVAČE V ANALOGOVÝCH SYSTÉMECH 4 U D /R U D /R U D U D R R 2U D +U CC I C1 I E1 I E1 = /2 T 6 U D /R /2 I E2 = = /2 T 5 I C2 I E2 U D /R /2 U D I v = 0 Obr. 2 Kaskodový diferenční vstupní díl OZ ideální poměry pro = 0, vlastní diferenční zapojení tranzistorů;, diferenční díl v zapojení se společnou bází tranzistory zapojené jako diody vykazují pro signál pouze malý diferenční odpor r D určený proudem I D, ( + ) a ( + ) komplementární kaskodové zapojení; T 5, T 6 proudové zrcadlo (T 6 zapojen jako dioda proud do ní vnucovaný definuje pracovní bod diferenčního stupně); T 7, T 8 proudové zrcadlo (T 7 zapojen jako snímací dioda); dva tranzistory zapojeny jako diody definují napětí 2.U D pro otevření přechodů U D I D U D /R /2 T 7 T 8 U D /R /2 -U CC - musí platit U D /R > 0 - nedochází k saturaci tranzistorů v proudovém zrcadle T 7, T 8 kratší doba zotavení - v kolektorech, je velmi malý ekvivalentní odpor, modul zesílení je menší než jedna. Proto se téměř neuplatní Millerův jev

5 Punčochář, J.: OPERAČNÍ ZESILOVAČE V ANALOGOVÝCH SYSTÉMECH 5 +U CC I C3 I E1 = I v I C1 I E1 I C2 I E2 I E1 = /2 I E2 = /2 = T 6 T 5 -U CC U IN U IN U OUT = Nastavení pracovního bodu - princip

6 Punčochář, J.: OPERAČNÍ ZESILOVAČE V ANALOGOVÝCH SYSTÉMECH 6 C U CC+ C U CC- Obr. 3 Výstupní stupeň moderních OZ B U U CC+ I V U + B U B I V U CC- 80 až 100 mv 1 až 2 V Obr. 4 Principielní schéma vstupního dílu OPA176 a konstrukce převodní charakteristiky

7 Punčochář, J.: OPERAČNÍ ZESILOVAČE V ANALOGOVÝCH SYSTÉMECH 7 PROUDOVÝ KONVEJOR SLEDOVAČ - neinvertující vstup (+) je napěťový (+) (-) C U CC+ R G - invertující vstup (-) výstup sledovače je proudový - invertující vstup je vždy na potenciálu vstupu neinvertujícího U + I E = U + / I E C TRANSRESISTANCE R T U CC- - výstup lze modelovat jako zdroj napětí (ideálně nulový výstupní odpor) řízený proudem, který protéká invertujícím vstupem (-) chybový proud velké vstupní signály vyvolávají velký chybový proud, teoreticky není omezen Obr. 5 Principielní schéma zesilovače CFA zapojení bez zpětné vazby

8 Punčochář, J.: OPERAČNÍ ZESILOVAČE V ANALOGOVÝCH SYSTÉMECH 8 PŘEVOD I E -2 STUPNĚ SLEDOVAČ U CC+ I 1 I E C (+) A B βi E (-) A U o U + U + + CFA I 1 B C U CC- R G U + I E = U + / βi E TRANSRESISTANCE R T U - x1 U - / Obr. 6 Principielní schéma zesilovače dvoustupňového CFA zapojení bez zpětné vazby Obr. 7 Princip VFA based on CFA

9 Punčochář, J.: OPERAČNÍ ZESILOVAČE V ANALOGOVÝCH SYSTÉMECH 9 Obr. 8 QUAD CORE stupeň [6]

10 Punčochář, J.: OPERAČNÍ ZESILOVAČE V ANALOGOVÝCH SYSTÉMECH 10 DIAMANT. TRANZISTOR B I E E K U B I E = U B /( + 1/g m ) Klasický OTA má oba vstupy napěťové; odpor ve vývodu E diamantového tranzistoru vede vždy k degradaci výchozí strmosti g m je to vstup proudový

Podobné dokumenty

OPERAČNÍ ZESILOVAČE V ANALOGOVÝCH SYSTÉMECH

OPERAČNÍ ZESILOVAČE V ANALOGOVÝCH SYSTÉMECH Josef Punčochář Katedra elektrotechniky, FEI, VŠB TU Ostrava 17. listopadu 15, 708 33 Ostrava Poruba, josef.puncochar@vsb.cz Abstrakt: V textu jsou stručně popsány